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微射流高压均质机应用于维生素C纳米脂质体制备与工艺优化

作者:www.willnano.com 日期:2021-08-06 点击:3240
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维生素C是一种酸性多轻基化合物分子中有6个碳原子-2、碳-3位置上相邻的两个烯醇式轻基容易发生解离并释放出氢离子因此,维生素C是一种酸性物质其性质类似于有机酸。维生素C较早被发现是因为它有治疗坏血病的功能因此别名又叫抗坏血酸。它的分子式为C6H8O6分子量为176.13IUPAC名为2356-羟基-2-己烯酸-4内酯,是一种已糖衍生物两种异构体分别为L型和D其中只有L维生素C具有生理功能且经常以两种存在形式出现即还原型和氧化型它们能在体内互相转化且均具有生物活性。如下图

 维生素C分子式

图1 维生素C分子式

维生素C是一种水溶性维生素,外观为无色结晶,酸性,没有气味,具有较强的还原性,性质非常不稳定,容易被环境中的热、氧、光或微量金属离子如亚铁离子、铜离子等或荧光物质如核黄素氧化分解,尤其是在碱性条件下。维生素C主要分布在水果、蔬菜中,因此,在日常生活中,水果的加工、蔬菜的烹饪等都要考虑这些环境因素,以免破坏维生素C,影响人体的摄入量。

大量研究表明,维生素C具有美白、延缓衰老的神奇功效,这主要是因为首先,维生素C能促进机体合成胶原蛋白和粘多糖,使肌肤保持紧致有弹性再次,维生素C能抑制酪氨酸酶的活性,减少肌肤黑色素沉积,美白肌肤再次,维生素C是一种高效的自由基清除剂。因此,维生素C作为一种美白、抗氧化护肤因子,己经被广泛应用于化妆品领域中。

然而,如果用直接添加的方式将维生素C配入化妆品中,由于维生素C性质极不稳定,容易被化妆品中其他的成分影响而失去功效。此外,水溶性维生素C不能突破皮肤角质层的障碍,渗透到皮肤内皮层发挥美容功效,因此,目前市面上出售的各种维生素C护肤品,其美容功效差强人意。

采用动态高压微射流技术制备的纳米脂质体不但解决了维生素C易被破坏的问题,同时它的纳米级尺寸赋予了其特殊的皮肤穿透能力。此外,动态高压微射流技术应用于制备脂质体,突破了大规模制备脂质体的技术瓶颈,制备脂质体时不需要大量使用有机溶剂,能实现工业化连续大生产,建立用于水溶性药物脂质体研发的技术平台,为其它水溶性药物脂质体的开发提供一些值得借鉴的意见。


主要仪器设备:

NanoGenizer微射流高压均质机 苏州微流纳米生物技术有限公司提供

NanoGenizer微射流高压均质机

旋转蒸发仪   上海亚荣生化仪器

纳米激光粒度仪   美国PSS


 方法与结果:

本实验采用四种经典、传统、适用于水溶性药物的脂质体制备方法薄膜分散法、逆相蒸发法、复乳法和乙醇注入法,分别联合动态高压微射流技术依次命名为薄膜分散-高压法、逆相蒸发-高压法、复乳-高压法、乙醇注入-高压法来制备维生素C纳米脂质体用不同的制备方法制备维生素C纳米脂质体,测定其包封率的结果如下图 

 4种制备方法对维生素C纳米脂质体包封率的影响

图2  4种制备方法对维生素C纳米脂质体包封率的影响

 

由图2可知,各种传统脂质体制备方法联用高压后制备的脂质体,其包封率大小相差甚远,以薄膜分散一高压法制得的脂质体包封率大至,乙醇注入高压法制得的脂质体包封率小至,其他两种方法相差不大,这说明薄膜分散法和高压具有良好的协同性,因此本实验选用薄膜分散-高压法制备维生素C纳米脂质体



单因素实验结果

制备温度对维生素C纳米脂质体包封率的影响

选择同一处方,固定其他组分的比例不变,即保持VC浓度为5mg/ml,卵磷脂:胆固醇=4:1,卵磷脂:无水乙醇=1:10,tween-80:总脂材=3:10,VC:总脂材=1:10,处理压力120MPa,处理次数2次,考察制备温度50℃、55℃、60℃、65℃、70℃对维生素C纳米脂质体包封率的影响,测定其包封率,结果如下图

制备温度对维生素C脂质体纳米包封率的影响

图3制备温度对维生素C脂质体纳米包封率的影响

从图3可以看出,在65℃以前,包封率随着制备温度的升高逐渐增大,在65℃时达到大至,而在65℃以后,温度升高,包封率下降,且下降幅度较大,分析原因可能是温度比较低的时候,脂质双分子层膜形成速度慢,导致脂质材料一直浸泡在有机溶剂中,且这样形成的薄膜致密性欠佳,脂质体包封率小而当温度过高时,脂质双分子层膜形成速度快,磷脂和胆固醇没有办法充分紧密结合在一起,此时如果加入维生素C水溶液进行洗膜溶胀,得到的脂质双分子层膜结构松散,脂质体包封率不高,故本实验选取65℃为制备温度。

 

卵胆比对维生素C纳米脂质体包封率的影响

选择同一处方,固定其他组分的比例不变,即保持VC浓度为5mg/ml,卵磷脂:胆固醇=4:1,卵磷脂:无水乙醇=1:10,tween-80:总脂材=3:10,VC:总脂材=1:10,处理压力120MPa,处理次数2次,考察卵胆比大小(2:1、3:1、4:1、5:1、6:1,质量比)对维生素C纳米脂质体包封率的影响,测定其包封率,结果如下图

 卵胆比对维生素C纳米脂质体包封率的影响

图4 卵胆比对维生素C纳米脂质体包封率的影响

 

由图4可知,维生素C纳米脂质体的包封率受卵磷脂和胆固醇的质量比影响比较小。当卵胆比小于时,随着卵磷脂比例的增大,包封率有所升高,但幅度不大在质量比为时,包封率大至之后随着卵磷脂比例的增大,包封率转而呈下降趋势。这是因为胆固醇是构成类脂膜的主要组成成分,是一种良好的膜流动性调节剂,能提高脂质体包封率,增强脂质体稳定性,但是并不是胆固醇越多越好,当膜内的胆固醇比例过大时,对应的卵磷脂比例过少,那么脂质材料便不容易形成薄膜,而且形成的脂膜脆弱,亲水性强且容易破损。因此,本实验选用卵胆比为4:1

 

表面活性剂用量对维生素C纳米脂质体包封率的影响

结果如下图

Tween-80与总脂材的质量比对维生素C纳米脂质体包封率的影响

图5,Tween-80与总脂材的质量比对维生素C纳米脂质体包封率的影响

Tween-80(全名为聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯)是一种非离子型亲水性表面活性剂,同时含有亲水性、疏水性长链。脂质体中加入Tween-80后,两者通过物理吸附作用结合在一起,一在脂质体表面形成一道具有亲水性质的“立体屏障”,因此,用Tween-80作为表面活性剂制备出来的脂质体,其稳定性优于一般脂质体哪,但是Tween-80过多加入则会造成脂质体包封药物的泄露。由从图5可以看出,当Tween-80:总脂材小于3:10时,包封率随之增大而上升,过后则下降,故取Tween-80:总脂材为3:10。

 

制备压力大小对维生素C纳米脂质体包封率的影响

结果如下图

处理压力大小对维生素C纳米脂质体包封率的影响

图6 处理压力大小对维生素C纳米脂质体包封率的影响

从图6可以看出,压力小于140MPa时,随着压力的增大,包封率也逐渐增大,当压力为140MPa时,包封率大至,但当压力大于140MPa时,随着压力的增大,包封率反而减小,其原因可能是适当的压力能促进磷脂分子自由组装形成脂质体,但是压力过大,则会迫使脂质体内包封的维生素C渗漏出来,从而使包封率减小。因此,本实验采用制备压力为140MPa。

 

药脂比对维生素C纳米脂质体包封率的影响

药脂比对维生素C纳米脂质体包封率的影响 

图7 药脂比对维生素C纳米脂质体包封率的影响

由图7可知,包封率随着脂质材料的增多而逐渐增大,这是因为脂质材料较少时,药物含量过高,形成的脂质膜不足以包封所以药物,造成了药物的浪费,因此,形成的脂质体包封率低,但是随着脂质材料的增多,虽然包封率逐渐呈上升趋势,但是单位重量的脂材包封的药物少,且形成的脂质体不均匀,粒度较大,因此选择总脂材与维生素C质量比为。

 

基于上述单因素实验的结果,设计正交分析实验优化纳米脂质体制备条件,其结果为保持维生素C浓度留5mg/ml,当制备温度60℃、药脂比为1:10、卵胆比质量比4:1、卵磷脂:无水乙醇1:10、Tween-80:总脂材为4:10、处理压力为140MPa、处理2次。对较好条件做验证实验,验证后得到实际包封率为47%士6%,本实验探索的维生素C纳米脂质体的制备方法重现性好,具有可行性。



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